Графопостроители представляют собой устройства, которые в автоматическом режиме с заданной точностью производят вычерчивание чертежей, рисунков, схем на бумаге, ткани, коже и прочих материалах. Распространены модели техники с функцией резки. Изготовление плоттера своими руками в домашних условиях вполне возможно. Для этого понадобятся детали от старого принтера либо dvd-привода, определенное программное обеспечение и еще некоторые материалы.

Сделать небольшой плоттер из dvd привода самостоятельно относительно просто. Такое устройство на ардуино обойдется намного дешевле своего фирменного аналога.

Рабочая область у создаваемого устройства будет 4 на 4 см.

Для работы потребуются следующие материалы :

• клей или двухсторонний скотч;
• припой для пайки;
• провода для монтажа перемычек;
• dvd-привод (2 шт.), из которого берется шаговый двигатель;
• Arduino uno;
• серводвигатель;
• микросхема L293D (драйвер, осуществляющий управление двигателями) – 2 шт.;
• макетная плата беспаечная (основание из пластмассы с набором проводящих электрический ток разъемов).

Чтобы воплотить задуманный проект в жизнь, следует собрать такие инструменты :

• паяльник;
• отвертку;
• мини-дрель.

Опытные любители электронных самоделок могут использовать дополнительные детали, чтобы собрать более функциональный аппарат.

Этапы сборки

Сборку cnc плоттера проводят по такому алгоритму:

• с помощью отвертки разбирают 2 dvd-привода (результат изображен на фото далее) и достают из них шаговые электродвигатели, при этом из оставшихся деталей выбирают два боковых основания для будущего графопостроителя;

Разобранные dvd-привода

• отобранные основания соединяют с помощью винтов (предварительно подогнав их по размерам), получая при этом оси X и Y, как на фотографии ниже;

Оси X-Y в сборке

• к оси Х прикрепляют ось Z, которая представляет собой сервопривод с держателем для карандаша либо ручки, что показано на фото;

• прикрепляют к оси Y квадрат размером 5 на 5 см из фанеры (или пластика, доски), который будет служить основанием для укладываемой бумаги;

Основание для размещения бумаги

• собирают, уделяя особое внимание подсоединению шаговых электродвигателей, электрическую цепь на беспаечной плате по схеме, представленной ниже;

Схема электрических соединений

• вводят код для тестирования работоспособности осей Х-Y;
• проверяют функционирование самоделки: если шаговые электродвигатели заработали, то детали соединены по схеме верно;
• загружают в сделанный чпу плоттер рабочий код (для Arduino);
• скачивают и запускают программу exe для работы с G-кодом;
• устанавливают на компьютер программу Inkscape (векторный графический редактор);
• инсталлируют дополнение к ней, позволяющее преобразовывать в изображения G-код;
• настраивают работу Inkscapе.

После этого самодельный мини плоттер готов к работе.

Некоторые нюансы работы

Оси координат должны быть обязательно расположены перпендикулярно друг к другу. При этом карандаш (либо ручка), зафиксированный в держателе, должен без проблем перемещаться вверх-вниз сервоприводом. Если шаговые привода не работают, то требуется проверить правильность их соединения с микросхемами L293D и найти рабочий вариант.

Код для тестирования осей Х-Y, работы графопостроителя, программу Inkscape с дополнением можно скачать в интернете.

G-код представляет собой файл, содержащий координаты X-Y-Z. Inkscape выступает в роли посредника, позволяющего создавать совместимые с плоттером файлы с данным кодом, который затем преобразуется в движение электродвигателей. Чтобы распечатать нужное изображение или текст, понадобится с помощью программы Inkscape предварительно перевести их в G-код, который после будет послан на печать.

Следующее видео демонстрирует работу самодельного плоттера из двд-привода:

Плоттер из принтера

Графопостроители классифицируются по различным критериям. Аппараты, в которых носитель закрепляется неподвижно механическим, электростатическим или вакуумным способом, называются планшетными . Такие устройства могут как просто создавать изображение, так и вырезать его, при наличии соответствующей функции. При этом доступна горизонтальная и вертикальная резка. Параметры носителя ограничиваются только размерами планшета.

Режущий плоттер по-другому называется катер. Он имеет встроенный резец или нож. Наиболее часто изображения вырезаются аппаратом из таких материалов:

• обычной и фотобумаги;
• винила;
• картона;
• различных видов пленки.

Сделать планшетный печатающий или режущий плоттер можно из принтера: в первом случае в держателе будет установлен карандаш (ручка), а во втором – нож либо лазер.

Самодельный планшетный графопостроитель

Чтобы собрать устройство своими руками, понадобятся следующие комплектующие детали и материалы:

• шаговые двигатели (2), направляющие и каретки из принтеров;
• Arduino (совместимый с USB) или микроконтроллер (например, ATMEG16, ULN2003A), служащий для преобразования поступающих с компьютера команд в сигналы, вызывающие движение приводов;
• лазер мощностью 300 мВт;
• блок питания;
• шестерни, ремни;
• болты, гайки, шайбы;
• органическое стекло или доска (фанера) в качестве основы.

Лазер позволяет резать тонкие пленки и выжигать по дереву.

Простейший вариант планшетного графопостроителя собирают в такой последовательности:

• делают основу из выбранного материала, соединяя элементы конструкции болтами или склеивая их;

• сверлят отверстия и вставляют в них направляющие как на фотографии ниже;

Установка направляющих

• собирают каретку для установки пера либо лазера;

Каретка с отверстиями под направляющие

• собирают крепление;

Крепление под маркер

Фиксирующий механизм

• устанавливают шаговые двигатели, шестерни, ремни, получая изображенную ниже конструкцию;

Собранный самодельный плоттер

• соединяют электрическую схему;
• устанавливают программное обеспечение на компьютер;
• запускают устройство в работу после проверки.

Если использовать Arduino , то подойдут рассмотренные выше программы. Применение разных микроконтроллеров потребует установки различного ПО.

Когда для разрезания пленки или бумаги (картона) устанавливается нож, глубину его проникновения следует правильно отрегулировать экспериментальным способом.

Приведенную конструкцию можно усовершенствовать, добавив автоматики . Детали по параметрам понадобится подбирать опытным путем, исходя из имеющихся в распоряжении. Возможно, некоторые потребуется докупить.

Оба рассмотренных варианта графопостроителей можно сделать самостоятельно, лишь бы была старая ненужная техника и желание. Такие дешевые аппараты способны рисовать чертежи, вырезать различные изображения и фигуры. До промышленных аналогов им далеко, но при необходимости частого создания чертежей, работу они значительно облегчат. При этом программное обеспечение доступно в сети бесплатно.

Создание печатной платы

После травления печатной платы, вы можете приступить к пайке. Я предлагаю вам паять в указанном порядке.

Микроконтроллеры и микросхемы:

1. ATmega16
2. FT232RL
3. L293DD
4. ULN2803
5. TCMT1109 x2
6. Резисторы:
7. 100 x3
8. 2k4 x2
9. 4k7 x3
10. Конденсаторы:
11. 22px2
12. 100nx4
13. Транзисторы:
14. IRLML250
15. BC857 x2

Диоды:

1. LL4148
2. Красный светодиод
3. Зелёный светодиод x2
4. Штыри:
5. 1×2 x4
6. 1×6 x2

Перемычка х2

Другое:

1. 5k потенциометр
2. 16 МГц кварц
3. Кнопки x4
4. Разъем USB мини B
5. AK500 / 3 Разъем
6. Выключатель 2-канальный
7. 16×2 ЖК-дисплей

На фотографии была ошибка. Я забыл резистор для выхода оптопары. Не волнуйтесь, это было исправлено в чертеже печатной платы в архиве RAR.

Программирование AVR

Файл, прилагающийся ниже, содержит проект PCBв Eagle.

Я думаю, что многие из вас и сами знают, как прошивать микроконтроллеры.

Дополнительная информация.

Это не так легко контролировать всё устройство одним микроконтроллером. Самая трудная часть была в создании сигналов движения по осям XY, когда движение осуществлялось по обеим осям. В конце концов, кварц довольно хорошо справился в этим.

Вторая сложность — связь с ПК. Я должен был написать свой собственный протокол связи через UART. Это похоже на АТ команды, но требует гораздо меньше памяти и скорость гораздо выще.

Шаг 3: Ось Z

Теперь можно делать механическую часть устройства. Начнём с оси Z.

На фотографии вы можете увидеть всё, что понадобится для создания оси Z.

Детали были вырезаны довольно плохо. Видимо кто-то не учитывал ширину лазерного луча. На самом деле, все части были немного меньше, чем я заказывал. Мне пришлось обработать всё наждачной бумагой.

Начнём клеить. Я использовал суперклей для оргстекла и ламината. Ламинат служит в качестве прокладки между электромагнитом и оргстеклом. Электромагнит я закрепил двумя винтами.

Шаг 4: Yось

Как и в прошлом шаге нужно всё склеить. Все детали из оргстекла я обработал наждачной бумагой. Также я осмотрел рельс для мебели на предмет дефектов. Места склеивания я обработал ацетоном.

Монтаж зубчатого ремня

Самый простой способ, чтобы закрепить ремень, — это использовать небольшую стяжку. Один конец ремня нужно закрепить на подвижно каретке, а второй конец провести через шестерни. Необходимо натянуть ремень, а потом уже прикреплять к каретке.

Монтаж концевых выключателей и других вещей

Нужно приклеить выключатель, как показано на фотографии. К выключателю нужно припаять красно-коричневый провод. Ещё нужно приклеить два куска ламината на каретку.

На фотографии есть описание и цвета всех кабелей. Это кабели шагового двигателя (Y +, Y1, Y2, Y3, Y4), электромагнитного кабеля (Z +, Z-) и концевых выключателей (2xYmin, 2xYmax).

Ymin является кабелем концевого переключателя рядом с двигателем.

На последней фотографии представлено 12-жильный кабель с описанием его соединений.

Шаг 5: Ось X

И вот наступает самый трудный шаг …

Вам нужно смонтировать 2 параллельных ползунка. Я не могу всегда точно описывать, что нужно делать. Но вы можете ориентироваться по фотографиям.

После того, как вы приклеили ползунки. Можно приклеить к ним каретки, а следом и рельс оси Y.

Нужно смонтировать шаговый двигатель, зубчатый ремень и концевые выключатели как в прошлом шаге.

Шаг 6: Остальной монтаж

Из оргстекла и ламината с помощью горячего клея я сделал держатель для карандаша.

В качестве рабочего поля я решил использовать магнитную плёнку. Бумагу я собираюсь крепить к ней с помощью магнитов.

Шаг 7: Финальный монтаж

Теперь всё нужно закрепить на одном основании. Схемы и ЖК-экран я решил установить на специальные держатели.

Шаг 8: Программное обеспечение

Как я уже говорил, я написал своё собственное приложение. Это моё первое приложение в VisualC#, так что там много ошибок.

Вот список доступных команд в окне командной строки:

returnxy — возвращается в исходное положение

SetXY ху — перемещает перо в указанное положение (в мм)

Setxy ху — перемещает перо в указанное положение (с шагом, проверьте настройки приложений)

Getz – возвращает 1, если ручка поднята, 0 в противном случае

getxy — возвращает позицию пера (в мм)

selectpen — ждет, пока пользователь не нажмет кнопку ОК

rectx1 y1 x2 y2 — рисует прямоугольник, основанный на 2 противоположных вершин (в мм)

arc X Y R A1 A2 т — рисует дугу с центром в точке (х, у), радиус r, с начальным угорм a1 и заканчивая углом а2 (от горизонтали)

text x y size spacing text — рисует текст в (х, у), из заданного размера и промежутках символов

Чуть не забыл. Чтобы запустить приложение, необходим.NET Framework 4.

Шаг 9: Финал

Эта статья показывает, как сделать плоттер. Я не призываю чётко следовать инструкции, так как говорил, что некоторые мои решения неэффективны. Я хотел показать вам то, что считаю интересным. Во время создания было получено много опыта.

Всем привет.

Концепция

Трудно представить, но в некоторых вузах вам всё равно придётся рисовать графики от руки (компьютер – это дело рук дьявола, конечно…). Это настолько меня раздражало, что я решил собрать машину для рисования графиков, которой я и буду пользоваться. Мой плоттер может вывести на бумагу любые чертежи формата HPGL.

Ещё я нуждался в особом виде программного обеспечения. Оно должно не только управлять устройством, но и иметь возможность разработки и сохранения графиков. Вот почему я решил написать своё приложение вместо использования существующего программного обеспечения ЧПУ.

Я использовал микроконтроллер ATMEG16 для управления устройством. Он получает данные через USB-RS232 преобразователь(FT232), подключенного к USB-порту компьютера. Данные передаются потоками, используя мой собственные протокол связи, который будет рассмотрен позже. Для Xи Yоси, я нашёл два шаговых двигателя от старых сканеров. Они имеют встроенный механизм, так что крутящий момент увеличивается без усложнения управления. Z ось представляет собой простой электромагнит (из старого принтера, я полагаю). Всё это добро питается блоком питания от принтера HP.

Необходимые запчасти и инструменты.

На проект я потратил примерно 25$ (я покупал всё в Польшу, цены могут отличаться в других странах).

Вот список:

Ещё вам понадобится:

• Паяльник
• Ножницы
• Наждачная бумага (120-150)
• Клеевой пистолет
• Немного клея (суперклей, клей для дерева, горячий клей)

Шаг 1: Проектирование и подготовка

Проект был смоделирован в Blender’e (это программа для 3D моделирования).

Зелёная “коробка” – питание. Желтая “коробка”- контроллер. Синяя “коробка”- ЖК-дисплей.

Детали янтарного цвета были изготовлены из ламината. Голубые детали – оргстекло.

Шаговые двигатели, электромагнит – детали тёмно-серого цвета.

Шаговые двигатели, электромагнит и концевые выключатели темно-серого цвета.

В PDFфайле вы найдёте чертежи деталей из оргстекла. Резка очень дешёвая даже в Польше. Нужно заказать детали из 3мм оргстекла.

Несколько слов о ползунках Xи Yоси — это просто рельсы для мебели.

Шаг 2: Пайка

Как я уже говорил, устройство контролируется ATmega16. Он контролирует шаговые двигатели и электромагнит. Он также отправляется данные на ЖК-дисплей.

Для связи с ПК, я использовал чип FT232RL (USB-UART преобразователь). Мною был использован свой собственный протокол связи. Это два TCMT1109 оптрона, которые используются для электрической изоляции ПК от контроллера. USB-UART преобразователь должен быть перепрограммирован с помощью FTProg(XML-файл прикреплён ниже).

Ещё есть 4-переключатели на плате. Один нужен для сброса процессора (это было полезно во время тестирования), но остальные были установлены для использования в будущем. Сейчас средний переключатель («OK») используется для приема стартовый команду (я напишу об этом позже).

В этом проекте я покажу вам как легко и просто построить свой дешевый мини ЧПУ плоттер на арудино. Конечно, ведь можно и просто взять и купить плоттер, но во первых это очень дорого, а во вторых не нужно мне 🙂

Для осей X и Y мы используем шаговые двигатели и направляющие, вытащенные из двух старых dvd\cd приводов. Рабочая зона у нашего ЧПУ плоттера будет 4 на 4 сантиметра.

Поскольку проект основан на использовании последовательного порта то вы сможете так-же использовать Bluetooth-модуль (например HC-06) для того чтобы подключать плоттер к компьютеру без проводов!

Шаг 9. Программа для работы с G-кодом.

Теперь мы готовы печатать свое первое изображение с помощью нашего мини ЧПУ плоттера! Для этого нам понадобится программа-посредник между нами и плоттером. Она преобразует G-код в движения сервоприводов.

Что такое G-код? G-код это файл с координатами X, Y и Z. Выглядит это вот так:

M300 S30.00 (Опустили печатающий прибор)
G1 X10.00 Y10.00 F2500.00

G1 X20.00 Y10.00 F2500.00

M300 S50.00 (Подняли печатающий прибор)

Затем вам нужно будет установить к нему аддон, который позволяет экспортировать изображения в G-код. Скачать его можете по этой ссылке .

Настроим Inkscape для первого использования. Откройте программу, идите в меню «File» и нажмите «Document Properties». Смотрите первую иллюстрацию сверху и измените так, как показано на картинке. Потом закройте это окошко. Мы будем использовать зону печати равную 4 на 8 сантиметров. Далее смотрите вторую картинку.

Как печатать текст: Введите текст, поменяйте шрифт на Times New Roma и выставите размер 22. Затем кликните на иконку с курсором и выровняйте текст так, как показано на третьей картинке выше. Выберите путь из меню «Object to Path».

Как печатать изображения: Это сложнее чем тект. Изображения должны иметь прозрачный фон. Перенесите изображение мышкой в Inkscape. Кликните «Ок» в следующем окошке. Затем вы должны изменить размер изображения так, чтобы оно влазило в нашу область печати (смотри картинку 4). Нажмите «Path» из меню и выберите «Trace Bitmap». Сделайте затем так, как показано на 5м изображении. Нажмите Ок и закройте окошко. Затем двигайте серое изображение и удалите цветное позади него. Черно-белое изображение передвиньте в нужное место еще раз и кликните опять в меню «Path» кнопку «Object to path». На шестой картинке показано как удалить изображение.

Экспортируем как G-код: Наконец, идите в меню File, кликните «Save as» и выберите «.gcode». Кликните ок на следующем окне. Вот и все! Наш G-код готов на печати на нашем новеньком мини ЧПУ плоттере!

Вконтакте

Написал "...Я решил собрать плоттер для рисования печатных плат....Автор С.П. Марков

Плоттер из принтеров.

Пою я оду «старому железу».

По роду работы я связан с не самой современной компьютерной техникой, которую для списания с баланса необходимо разобрать на составные части: отдельно платы с электроникой платы, отдельно механические узлы. В результате накопилось некоторое количество корпусов, блоков питания, шаговых двигателей, всевозможных направляющих с подшипниками скольжения и т.д.

Как у всякого радиолюбителя, у меня рука не поднимается отправить это «богатство» на свалку и я решил из всего вышеперечисленного собрать «нечто» не производящееся (отечественной промышленностью), но пригодное для нужд радиолюбителя и утоляющее его жажду новых свершений. Я решил собрать плоттер для рисования печатных плат.

На просторах InterNet посмотрел информацию по этому вопросу и остановился на конструкции типа 2,5D «а ля» Luberth Dijkman потому что есть шаговые двигатели от 5,25 дисководов, направляющие с каретками от матричных принтеров OKI, зубчатые ремни от матричных принтеров EPSON и т.д. и т.п.

В качестве несущего корпуса использован корпус от SmartUPS-400, в который помещены плата блока питания (импульсный от принтера) и интерфейсная плата. На крышку корпуса с помощью коротких дюралевых уголков установлены направляющие Х с каретками. Привод кареток Х производится с двух сторон, при этом упрощаются требования к жесткости и перекосам. Обе каретки соединены направляющей (нижней) Y, по которой перемещается каретка пишущего узла. Подъем ручки (фломастера) производится соленоидом, опускание под собственным весом.

Вот что получилось:

Формат рассчитывал на А4, получилось на 1,5см меньше с каждой стороны.

Перемещение по X и Y получилось 11мм за 100 шагов то есть 0,11мм на шаг (продиктовано размером зубчатого шкива от HP DeskJet).

Скорость перемещения достаточно высокая (зависит от управляющего компьютера).

Как видите, конструкция получилась достаточно простая – никаких шариковых опор, токарных и фрезерованных деталей и в тоже время, позволяющая Вам получить опыт в изготовлении подобных конструкций для других задач. На ней Вы сможете проверить возможности управления механизмами от компьютера, оценить силовые характеристики использованных двигателей, увидеть «подводные камни» о которых не подозревали, попробовать себя в программировании и т.д.

Теперь о некоторых нюансах.

Главный нюанс заключается в том, что у меня отсутствует возможность изготовления деталей ни у себя, ни на стороне. То есть, необходимо долго думать: как использовать ту или иную имеющуюся деталь для достижения желаемого результата.

Поскольку конструкция планировалась только для рисования (снижаются требования к жесткости), соответственно, все узлы максимально просты и облегчены. Направляющие по Х – пустотелые, поддерживающая направляющая Y – пластмассовая, в качестве держателя ручки (фломастера) использована тара от валидола и нитроглицерина (вставлены друг в друга), нижняя направляющая Y и каретка пишущего узла от НР class=SpellE>DeskJet (в ней имеется крепление к зубчатому ремню), подъем ручки (фломастера) осуществляется соленоидом от факса. В общем, кое-что видно на фотографиях (правда не очень – фотоаппарат не позволяет снимать с близкого расстояния).

Аппаратные решения.

Блок питания выдает 24 и 5 вольт. Шаговые двигатели ПБМГ-200-265 с сопротивлением обмоток около 80 Ом. Сопротивление обмотки соленоида 24 Ома. На каждой оси установлены по два микропереключателя один для исходного положения, другой для ограничения, причем на оси Y роль переключателей может меняться местами для работы в ACAD или QBASIC. Интерфейсная плата осуществляет оптронную развязку (настоятельно рекомендую) и управление моторами и соленоидом через микросхемы, собрана на оптронах 4N32, К555АП3 и ULN2803.

Для первоначальной проверки работоспособности шаговых двигателей и их фазирования использовался тестер (на фото ниже).

Для оценки работоспособности собранной конструкц ии и ее характеристик, использовалась программа на QBASIC позволяющая управлять движением каретки с помощью клавиш управления курсором.

Существующее программное обеспечение работает на 486 компьютере (ДОС) и я пытаюсь доработать программу (с любезного разрешения автора Романа Епишева) BDT (Basic Drawing Tool) для рисования печатных плат и их последующему рисованию плоттером.

Из оставшегося «богатства» собираю намоточный станок (под ДОС) и 3D конструкцию формата А3 под рисование-выжигание с интерфейсом и программой Романа Ветрова.

С наилучшими пожеланиями С.П. Марков "